基于压力注浆加固桩基基底溶洞的研究

彭永秋

（广东省建筑工程机械施工有限公司，广东 广州 510500）

0 引言

溶洞是珠三角地区常见的不良地质现象。如果对溶洞的处理措施不当，对在此区域的工程建设将造成极大的工程隐患，甚至引发工程事故。桩基础作为一种应用非常普遍的基础形式，在其施工过程中难免会因为各种原因引发一些质量缺陷。本文就是以在溶洞地质条件下因外部原因造成桩基础无法穿透溶洞的实例，提出一种压力注浆加固桩基底溶洞的施工方法，可以有效地解决上述问题。

1 工程概况

珠海市科技创新海岸北围市政道路工程三标段由广东省建筑工程机械施工有限公司中标承建。其主要施工内容包括金环西路、中珠渠北路东段共约2.7 km城市次干道，含跨线桥1座。在跨线桥施工过程中，其中一桥墩（B22）基础为钻孔灌注桩单桩，桩径2.5 m；据地质勘探资料的钻孔柱状图表明：在-30.45～-30.95m有深为0.5m的空洞，全充填，充填物为软塑状褐黄色粘土；在-31.95～-33.55 m有深为1.6 m的空洞，全充填，充填物主要为软塑状褐黄色粘土；在-34.15～-34.65 m有深为0.5 m的空洞，全充填，充填物为粘土；在-34.65 m以下为微风化白云质灰岩。原设计终孔标高为-37m，但该桩钻进至-33.53 m时，因突降暴雨，西侧高压电缆沟整体东移，挤压护壁钢护筒。为防止桩孔移位和高压电缆爆炸，经有关单位现场考察，决定就此终孔，并灌注成桩。

因桩底基本落在溶洞上，在桩身砼达到28d龄期后，经建设方会同设计院商议决定对桩底溶洞进行注浆加固。

2 施工方案

2.1 加固原理及工艺流程

2.1.1 加固原理

钻孔至空洞部位，用高压将水灰比为0.6：1的水泥浆压入孔内。将空洞内的软塑充填物挤压到空洞裂隙中，气体由排气孔排出，然后逐渐地让水泥浆液充填整个空洞内，从而起到加固墩基础的作用。

2.1.2 施工工艺流程及内容（见表1）

表1 施工工艺流程及内容一览表

2.2 注浆孔的布置和注浆材料

最初方案设计注浆孔（JZ-3）和检查孔（C1）各一个，但在实际施工中，根据检查孔情况，又增设一个补1孔；为保证注浆质量，减少施工干扰，所有钻孔均采用由承台外倾向墩中心斜孔，探至溶洞底，倾角85～86°，具体见图1“压浆孔位及孔的倾向（透视）平面图”。

图1 B22墩底压浆孔位及孔的倾向（透视）平面图

通过现场配比的小样试验和压水试验，决定采用纯水泥砂浆压浆，水灰比0.6∶1，细砂约占水泥浆液的3%。

2.3 压水试验确定注浆压力

注浆前必须先进行压水试验，以确认在上道工序中已检验有效的注浆管是否重新被堵塞，把溶洞充填物推至注浆范围之外，确定注浆初压力。实际测得此时泵压力为0.3 MPa。

注浆压力一般与桩长和地层岩土体性状有关，注浆压力不是一个固定的指标，但压力过大或过小均影响桩底注浆质量，注浆压力过大易产生冒浆和跑浆，压力过小浆液在岩土体内不易实现劈裂、挤压和渗透。因此，注浆压力的调控要符合桩底注浆压力变化的规律（由小到大）。根据工程实践，一般以压水试验疏通注浆管时的压力为注浆的初压力，初压力的2～3倍为注浆的终压力，故该工程的注浆终压力确定为0.8 MPa。

2.4 钻进及注浆过程

当孔位布置后，按编号进行钻探，因该工程钻孔较少，空洞不大就不用跳孔钻，当每孔钻至土层与基岩分界线时停钻清孔。同时将护壁套管上提0.5 m，把已调好的水泥砂浆投入孔底，同时拔起套管打入原孔位与水泥砂浆进行固结，凝固8 h后，再进行钻孔，继续钻至设计标高，当第一孔完成此工作，可不注浆，开始钻第二孔。当第二孔到达开始注浆设计标高（溶洞底）时，将注浆套管放入距空洞底部1.0 m高处准备注浆，注浆时应分多次注浆，注浆方式采用孔底返浆上行式，较大空洞注入3～5次，较小空洞不少于2次，直至将空洞注满或注浆压力达到0.8 MPa。

补浆情况：为了保证空洞被水泥浆充分充填，在每次注浆结束时都保证对每孔进行注浆回填封孔。在检查孔检测过程中对浆液不足的及时进行了纯水泥浆补浆，直至注浆管内水泥浆液面12 h不下降，才停止注浆。

2.5 效果检查

在工点布置了三个检查钻孔，其目的：

（1）通过钻孔取芯检验注浆的效果和密实情况；

（2）在钻孔中注水，观察其水位变化情况；

（3）对注浆效果不理想的进行补浆；

（4）进行动力触探或标贯试验确定其强度。

通过钻孔取芯，在-34.15 m～-34.65 m段，取出了完整水泥岩芯50 cm，其各项指标均满足设计和规范要求，达到了预期加固桩基基底的目的。

3 结语

通过该项工程的实践表明，压力注浆加固钻孔桩基底溶洞的方法操作简便、效果明显。该方法对溶洞地区需整体提高其承载力的高速公路、城市高架桥及机场跑道等提供了行之有效的解决方法。同时，对桩自身缺陷（桩底沉渣过厚、桩身混凝土离析，有夹层等）的修补，也可以作为一种参考。